淺談虹橋新航站樓節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

張揚(yáng)

能源是人類生活和社會(huì)、生產(chǎn)活動(dòng)得以正常進(jìn)行的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。不可再生能源的日漸枯竭和人類能源消耗與日俱增之間的巨大反差，使人類產(chǎn)生了強(qiáng)烈的能源憂患意識(shí)。節(jié)約、減少能源消耗、提高能源利用率已成為當(dāng)今世界文明的重要體現(xiàn)和追求。在民航業(yè)中，航站樓是機(jī)場(chǎng)能耗大戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大型機(jī)場(chǎng)航站樓能耗平均占機(jī)場(chǎng)總能耗的60%。如何降低航站樓能耗，已成為民航機(jī)場(chǎng)節(jié)能關(guān)鍵。我們以虹橋機(jī)場(chǎng)二號(hào)航站樓為例，探討一下其中運(yùn)用的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)。

在虹橋機(jī)場(chǎng)新航站樓的工程建設(shè)過(guò)程中，能源節(jié)約始終是一個(gè)重要主題。其成功的做法可歸納為“綜合節(jié)能、系統(tǒng)節(jié)能、創(chuàng)新節(jié)能”。所謂“綜合節(jié)能”，就是關(guān)注機(jī)場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、日常運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)管理中與能源消耗相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)，關(guān)注與能源消耗相關(guān)的飛行區(qū)、航站區(qū)、貨運(yùn)區(qū)、工作區(qū)、機(jī)務(wù)維修區(qū)等各個(gè)部位及設(shè)備設(shè)施；所謂“系統(tǒng)節(jié)能”，則是以系統(tǒng)工程方法處理節(jié)能問(wèn)題，按照“系統(tǒng)分析、明確因果、抓住要害、以求治本”的原則形成節(jié)能方案和措施；所謂“創(chuàng)新節(jié)能”，就是密切跟蹤能源技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)結(jié)合機(jī)場(chǎng)實(shí)際加以運(yùn)用，打破常規(guī)、實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。在具體節(jié)能實(shí)踐方面，上海機(jī)場(chǎng)取得了令人矚目的成就。其中以航站樓節(jié)能、能源系統(tǒng)優(yōu)化和新能源利用最為卓越。指揮部在虹橋機(jī)場(chǎng)2號(hào)航站樓節(jié)能方面進(jìn)行了科學(xué)、系統(tǒng)的探索，并在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、自然通風(fēng)、自然采光等角度進(jìn)行節(jié)能措施優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目提出的綠色建筑節(jié)能目標(biāo)。

措施1：建筑材料精選，圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

通過(guò)提高航站樓建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，主要包括建筑的屋面、外墻、玻璃幕墻、架空樓板等的熱工性能來(lái)節(jié)能。通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能措施對(duì)全年能耗及能耗成本影響的計(jì)算，共計(jì)可以節(jié)省能耗成本約160萬(wàn)元，其中通過(guò)改善屋面的熱工性能每年可以節(jié)省能耗成本約為32萬(wàn)元；通過(guò)改善玻璃幕墻的熱工性能每年可以節(jié)省能耗成本約為64萬(wàn)元；通過(guò)改善外墻的熱工性能每年可以節(jié)省能耗成本約為32萬(wàn)元；通過(guò)改善架空樓板的熱工性能每年可以節(jié)省能耗成本約為32萬(wàn)元。

措施2：照明節(jié)能，按需提供

根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)模型能耗組成的分析，照明系統(tǒng)消耗的電能占到了全年用電量的42%，為單項(xiàng)中最大的耗電系統(tǒng)。另外，對(duì)比兩個(gè)基準(zhǔn)模型的照明配電，指揮部發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型中的照明配電明顯偏大。因此，在保證各功能區(qū)照度的前提下，優(yōu)化的目標(biāo)就是盡量降低照明功率密度。照明優(yōu)化的總體想法，是在滿足各空間工作平面照度和照明均勻性的前提下，盡可能采用高效的照明方式，以及選用新型、高效的光源和燈具，采用全局照明與局部照明相結(jié)合的方法，提高效率，降低功耗。在燈具選用上，大量采用了金屬鹵化物燈和T5熒光燈，配以高效燈具，發(fā)光效率均在70%以上；并且根據(jù)各空間高度，在滿足照明均勻性的前提下，盡可能選用大功率燈具，以提高效率。優(yōu)化后的照明功率密度采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的目標(biāo)值。與設(shè)計(jì)模型相比，照明優(yōu)化模型的單位面積年能耗降低25.8%，每年可以節(jié)省能耗成本約為32.2%。

措施3：春秋兩季，自然通風(fēng)

自然通風(fēng)是一項(xiàng)初投資較低的節(jié)能措施。在滿足室內(nèi)溫濕度的前提下，自然通風(fēng)系統(tǒng)在過(guò)渡季節(jié)利用室外新風(fēng)進(jìn)行自然冷卻。指揮部根據(jù)上海地區(qū)自然氣候的特點(diǎn)，設(shè)置了對(duì)每年春秋兩季的4月和11月采用自然通風(fēng)的能耗模擬，全年其他月份自然通風(fēng)無(wú)法滿足室內(nèi)溫濕度要求。通過(guò)采用自然通風(fēng)后的建筑全年能耗組成和設(shè)計(jì)模型的比較。與設(shè)計(jì)模型相比，自然通風(fēng)模型的單位面積年能耗降低5.8%，每年可以節(jié)省能耗成本約為3.2%。

措施4：自然采光，敞亮通透

良好的自然采光可以最大限度的利用自然光代替人工照明，以減少照明和空調(diào)能耗，同時(shí)提高視覺(jué)環(huán)境舒適性改善人的心理狀態(tài)。采用日光控制自動(dòng)調(diào)光控制系統(tǒng)，設(shè)在各個(gè)區(qū)域的日光傳感器將根據(jù)自然光在室內(nèi)的照度自動(dòng)調(diào)節(jié)人工照明的亮度，從而降低照明系統(tǒng)能耗和空調(diào)系統(tǒng)能耗。指揮部通過(guò)采用自然采光后的建筑全年能耗組成和設(shè)計(jì)模型的比較。與設(shè)計(jì)模型相比，自然采光模型的單位面積年能耗降低8.8%，每年可以節(jié)省能耗成本約為10.3%。

措施5：光伏發(fā)電行業(yè)典范

虹橋機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程堅(jiān)持綠色建筑、節(jié)能環(huán)保的先進(jìn)理念，采用太陽(yáng)能與建筑一體化設(shè)計(jì)，將太陽(yáng)能利用設(shè)施與建筑有機(jī)結(jié)合，在虹橋機(jī)場(chǎng)西貨運(yùn)站的屋頂上規(guī)劃建設(shè)大型太陽(yáng)能光伏發(fā)電場(chǎng)，利用太陽(yáng)能集熱器替代屋頂覆蓋層或替代屋頂保溫層，既消除了太陽(yáng)能對(duì)建筑物形象的影響，又避免了重復(fù)投資，降低了成本。

虹橋機(jī)場(chǎng)西貨運(yùn)站區(qū)內(nèi)建筑占地面積大，無(wú)高大建筑，是建設(shè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電場(chǎng)的理想場(chǎng)所。尤其是面積約3.46萬(wàn)平方米的貨運(yùn)站金屬屋面，周?chē)鷽](méi)有任何遮擋，從建筑結(jié)構(gòu)上看，比較適合采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電電池組件的光伏建筑一體化設(shè)計(jì)，按照站房屋頂?shù)拿娣e大約可敷設(shè)3.5兆瓦左右的太陽(yáng)能電池組件，其設(shè)計(jì)裝機(jī)容量屬目前國(guó)內(nèi)規(guī)模比較大的光伏建筑一體化的太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)。

虹橋機(jī)場(chǎng)西貨運(yùn)站主站房太陽(yáng)能光伏發(fā)電站工程設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為2848千瓦，年平均上網(wǎng)電量約277萬(wàn)千瓦時(shí)，與相同發(fā)電量的火電廠相比，每年可為電網(wǎng)節(jié)約標(biāo)煤約987噸（火電煤耗按2007年全國(guó)平均值357克/千瓦時(shí)計(jì)），具有明顯的節(jié)能效益，并在我國(guó)機(jī)場(chǎng)新能源利用中跨出了實(shí)質(zhì)性的一步，改變了以往機(jī)場(chǎng)太陽(yáng)能利用分散、量小的“點(diǎn)綴式”做法，具有“規(guī)?；?、高品位”的特點(diǎn)。同時(shí)開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)外綠色生態(tài)環(huán)保機(jī)場(chǎng)之先例，體現(xiàn)出虹橋機(jī)場(chǎng)的科技實(shí)力和創(chuàng)新水平，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

措施6：雨水回用成效顯著

雨水回收利用是一種可持續(xù)的節(jié)水技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雨水資源化可以預(yù)防和避免水資源危機(jī)。機(jī)場(chǎng)作為用水大戶，其水資源的利用率顯得極為重要，雨水回用是行之有效的解決途徑。虹橋機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程采取了各種措施以實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用，其中包括新技術(shù)、新材料的運(yùn)用，分質(zhì)供水和分區(qū)供水等。

指揮部通過(guò)合理配置機(jī)場(chǎng)生活區(qū)和工作區(qū)的水資源，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)用目標(biāo)，并建立回用水系統(tǒng)，將雜用水和優(yōu)質(zhì)雜排水進(jìn)行簡(jiǎn)單處理后達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，就可變成西航站樓內(nèi)衛(wèi)生間（大便器和小便器）沖洗用水、樓內(nèi)空調(diào)機(jī)房沖洗用水、衛(wèi)生掃除用水和綠化澆灑用水，可以節(jié)約城市自來(lái)水的用量。

根據(jù)航站樓運(yùn)行情況，雨水回用水的用水量約占日用水量的60%，最高日回用水量為1680立方米，年回用水量為47.2萬(wàn)立方米。航站樓內(nèi)雨水回用水管采用薄壁紫銅管及相應(yīng)配件，新增一套回用水系統(tǒng)，管材和施工費(fèi)用約增加700萬(wàn)元，按銅管50年使用期限計(jì)，每年該項(xiàng)費(fèi)用折計(jì)14萬(wàn)元/年。虹橋機(jī)場(chǎng)現(xiàn)行的自來(lái)水價(jià)格為3.8元/立方米，而雨水回用水處理成本為1.48元/立方米（包括處理設(shè)備折舊成本），每年可節(jié)約95.5萬(wàn)元，預(yù)計(jì)7.3年即可收回成本。若同時(shí)考慮今后幾年水價(jià)上漲的因素，按每年5%計(jì)，則預(yù)計(jì)6年即可收回成本，這可以給回用水的使用留下更廣泛的空間，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是能接受的。

措施7：清水混凝土質(zhì)樸去雕飾

自然資源是人類社會(huì)生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。節(jié)約資源、有效利用資源是可持續(xù)發(fā)展機(jī)場(chǎng)建設(shè)的核心內(nèi)容之一。面積達(dá)3.6萬(wàn)平方米的虹橋機(jī)場(chǎng)2號(hào)航站樓外墻面全部采用清水混凝土技術(shù)，構(gòu)成了上海機(jī)場(chǎng)“資源節(jié)約、有效利用”的亮點(diǎn)。

清水混凝土又稱裝飾混凝土，因其極具裝飾效果而得名。它屬于一次澆注成形，不做任何外裝飾，直接采用現(xiàn)澆混凝土的自然表面效果作為飾面，因此不同于普通混凝土，表面平整光滑，色澤均勻，棱角分明，不碰損和污染，只是在表面涂一層或兩層透明的保護(hù)劑，顯得十分天然、莊重。

在節(jié)能措施的具體實(shí)施方面，根據(jù)上述對(duì)西航站樓的能耗分析，與《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》相比西航站樓節(jié)能率為65%，達(dá)到了預(yù)先確定的節(jié)能目標(biāo)。對(duì)于西航站樓指揮部還在模型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上采用以下十項(xiàng)節(jié)能措施：屋面保溫、玻璃幕墻優(yōu)化、外墻保溫、底面接觸室外空氣的架空樓板保溫、照明配電的優(yōu)化、自然采光、自然通風(fēng)、高效率冷水機(jī)組、水泵變流量、大溫差空調(diào)水系統(tǒng)。

2010年3月15日，虹橋機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程科研課題通過(guò)市科委驗(yàn)收，共產(chǎn)生了8項(xiàng)專利，通過(guò)采用冷水直供、光伏發(fā)電等綠色能源手段，使得改建后的機(jī)場(chǎng)可節(jié)能65%，節(jié)約投資約1400萬(wàn)元。